MODELLIERUNG DER MIGRATION AUS KUNSTSTOFFEN IN ...
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<strong>MODELLIERUNG</strong> <strong>DER</strong> <strong>MIGRATION</strong> <strong>AUS</strong><br />
UNSTSTOFFEN <strong>IN</strong> LEBENSMITTEL ALS NEUES<br />
UND KOSTENGÜNSTIGES VERFAHREN ZUR<br />
ABSCHÄTZUNG <strong>DER</strong> BELASTUNG VON<br />
VERBRAUCHERN UND VERBRAUCHER<strong>IN</strong>NEN<br />
DURCH<br />
LEBENSMITTELVERPACKUNGSMATERIALIEN<br />
Ingrid Steiner 1 , Peter Volansky 1 , Catherine Simoneau 2 and<br />
André Mandanis 3<br />
1 Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische<br />
Biowissenschaften, Forschungsbereich Naturstoff- und<br />
Lebensmittelchemie, Technische Universität Wien<br />
2 European Commission, Joint Research Center, Inst. Health and Consumer<br />
Protection, Ispra, Italien<br />
3 Nestlé Research Center, Lausanne, Schweiz
Migration von niedermolekularen<br />
Substanzen aus<br />
Kunststoffverpackungsmaterialien<br />
Monomere und andere Ausgangsstoffe<br />
Zusatzstoffe<br />
– Stabilisatoren<br />
– Antioxidantien<br />
Abbauprodukte<br />
Reaktionszwischenprodukte<br />
Lebensmittelinhaltsstoffe aus Recyclingprodukten<br />
Rechtliche Grundlage<br />
EU-Richtlinie 2004/19/EC (Plastic Directive)<br />
„Kunststoffverordnung“ BGBl. 476/2003
Berechnungsgrundlage für die<br />
Belastung<br />
Belastung = ∑C i . P i . M i / ∑C n<br />
C i : Verzehrrate eines speziellen Lebensmittels<br />
P i : relativer Verpackungseinsatz eines Materials im<br />
Kontakt mit dem Lebensmittel i<br />
M i : Migrationsrate aus dem Verpackungsmaterial in<br />
das spezielle Lebensmittel<br />
n : Zahl der Lebensmittel, die für die<br />
Belastungsabschätzung eingesetzt werden<br />
Dimension: mg/kg Lebensmittel
Diffusionsgesetz<br />
Fick´sches Diffusionsgesetz<br />
– δC = -D . δC 2<br />
δt δx 2<br />
C......Konzentration der migrierenden Substanz<br />
t .......Zeit<br />
x ......Dicke des Kunststoffs<br />
D .....Diffusionskonstante
D P<br />
LDPE<br />
DPBD<br />
K P,F<br />
LM bzw.<br />
Simulanz<br />
MODELL<br />
Modell<br />
- K … Verteilungskoeffizient<br />
- Einfacher bei flüssigen LM, ansonsten<br />
Berücksichtigung von D LM<br />
- Dataset: d LDPE [µm]<br />
ρ LDPE [g/cm³]<br />
Migrationsexperiment<br />
VFood [cm³]<br />
ρFood [g/cm³]<br />
A [g/cm³]<br />
t [Tage]<br />
T [°C]
Migration von Diphenylbutadien in<br />
Olivenöl bei 40°C<br />
(Grafik Rainer Brandsch) Brandsch<br />
migration [µg/dm²]<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
D P<br />
1,2·e-8<br />
LDPE-film<br />
K P,F<br />
4<br />
D P<br />
5·e-7<br />
olive oil<br />
100% fat<br />
K=4, D=5·10 -7 cm²/s<br />
0 10 20 30 40 50 60 70<br />
time [hours]
Kriterien für die Auswahl der<br />
Lebensmittel<br />
•Verzehrhäufigkeit<br />
•Chemisch-physikalische Eigenschaften<br />
Fett-, Lipidgehalt<br />
pH-Wert<br />
Säurekonzentration<br />
Ethanolkonzentration<br />
Konzentration anderer<br />
Hauptkomponenten<br />
Wassergehalt,<br />
Wasseraktivität<br />
Rheologie, Viskosität<br />
Dispersionssystem<br />
(Emulsion, Sol, Gel,<br />
O/W-W/O Emulsion,<br />
Suspension, etc.)<br />
Partikelgröße, Porosität<br />
Transporteigenschaften
Auswahl nach Verzehrhäufigkeit<br />
Obst und Gemüse<br />
Milchprodukte<br />
(Catherine Simoneau) Simoneau<br />
Fleisch, Fisch, Geflügel, Eier<br />
Getreideprodukte<br />
Getränke<br />
– Alkoholfreie Getränke<br />
– Alkoholische Getränke
Konsum diverser Lebensmittel in<br />
verschiedenen EU-Staaten<br />
EU Staaten
Durchschnittliche Verzehrhäufigkeit<br />
von Lebensmitteln in der EU (I)
Durchschnittliche Verzehrhäufigkeit<br />
von Lebensmitteln in der EU (II)
Verzehr von Fleisch, Fisch,<br />
Geflügel und Eiern
Verzehr von Milchprodukten
Verzehr von Früchten und Gemüse
Verzehr von Getreideprodukten
Konsum von nicht alkoholischen<br />
Getränken
Konsum von alkoholischen<br />
Getränken
Auswahl der Lebensmittel nach den<br />
chemisch –physikalischen<br />
physikalischen<br />
Eigenschaften<br />
Chemische Zusammensetzung als primäres<br />
Auswahlkriterium<br />
Wässrige Lebensmittel<br />
Fette Lebensmittel<br />
Trockene bzw. wasserarme Lebensmittel
Orangensaft<br />
Apfelmus<br />
Cola-Getränk<br />
Bier<br />
Wein<br />
Milch<br />
Wässrige Lebensmittel
Fette Lebensmittel (I)<br />
Margarine (80% Fett)<br />
Mayonnaise (80% Fett)<br />
Käse<br />
– Käse Philadelphia (~70 % FiT)<br />
– Käse Gouda (45 % FiT)<br />
– Käsesauce (18,5% Fett)<br />
– Cottage Cheese (Frischkäse mit 10% FiT)<br />
Andere Milchprodukte<br />
– Schlagobers, UHT (~30% Fett)<br />
– Kondensmilch (10% Fett)<br />
– Joghurt Drink (min. 3,5 % Fett)<br />
Schokoladeprodukte<br />
– Kondensmilch (10% Fett)<br />
– Joghurt Drink (min. 3,5 % Fett)
Fette Lebensmittel (II)<br />
Schweinefleisch<br />
(“minced meat”, Fettgehalt ≤5%)<br />
durch Fettzusatz Fettgehalte 5-50%<br />
Geflügel (Hühnerbrust)<br />
Fisch (Lachs)
Trockene und wasserarme<br />
Lebensmittel<br />
Milchpulver<br />
Buttertoast (4% Fett)<br />
Weizenmehl<br />
Reis<br />
Honig
LDPE<br />
HDPE<br />
PA Nylon<br />
Ausblick Analytik<br />
Benzenepropanoic acid-3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4hydroxyoctadecyl<br />
ester (Irganox 1076)<br />
Diphenylbutadien (DPBD)<br />
2-hydroxy-4-n-octyloxybenzophenon (Chimassorb 81)<br />
2,5-bis(5-tert-butyl-2-benzoxazoyl)thiophen (Uvitex OB)<br />
Caprolactam<br />
Benzophenon<br />
Diphenyl phthalat<br />
Bis(2-ethylhexyl)adipat (DEHA)<br />
Styrol<br />
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol A)<br />
1-octen<br />
Limonen<br />
Diisopropyl naphthalene (DIPN)<br />
Laurolactam<br />
Triacetin<br />
Tri-n-butylacetyl citrat (ATBC)<br />
2,6-Di-tert-butyl-p-cresol (BHT)<br />
2,4,4’-Trichloro-2’-hydroxydiphenyl ether (Triclosan)
Erstellung der<br />
Migrationskinetiken<br />
VOR<strong>AUS</strong>SETZUNGEN<br />
Festlegung der Migrationsbedingungen<br />
– Temperatur<br />
– Zeit<br />
Optimierung der Testzellen<br />
Ermittlung der physico-chemischen<br />
Eigenschaften der verwendeten Lebensmittel<br />
Ausarbeitung der Analytik für die<br />
Testsubstanzen in den Lebensmitteln auch im<br />
Bereich der Nachweisgrenze
Projektleitung<br />
Dr Roland Franz (Coordinator)<br />
Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV<br />
GERMANY<br />
EC Scientific Officer<br />
Dr Achim Boenke/Dyanne Bennink since April 2004<br />
EUROPEAN Commission<br />
DG Research – Unit BI.I, SDME 8/18<br />
BELGIUM<br />
Homepage http://www.foodmigrosure.com/
Laurence Castle<br />
Emma Bradley<br />
Central Science Laboratory<br />
Dep. Food Environment & Rural Affairs<br />
UNITED K<strong>IN</strong>GDOM<br />
Ian Cooper<br />
Pira International Ltd<br />
Randalls Road<br />
UNITED K<strong>IN</strong>GDOM<br />
Perfecto Paseiro<br />
Universidade de Santiago de Compostela<br />
Dpt. Química Analítica<br />
Nutrición E Bromatoloxia<br />
SPA<strong>IN</strong><br />
André Mandanis<br />
Nestlé Research Centre<br />
Vers-Chez-Les-Blanc<br />
SWITZERLAND<br />
Projektpartner<br />
Otto Piringer<br />
Rainer Brandsch<br />
Fabes Forschungs-GmbH für Analytik<br />
und Bewertung von Stoffübergängen<br />
GERMANY<br />
Klaus Hinrichs<br />
CEFIC, BIT-FCA<br />
BELGIUM<br />
Ingrid Steiner<br />
Peter Volansky<br />
Vienna University of Technology<br />
Institute of Chemical Engineering<br />
<strong>AUS</strong>TRIA<br />
Catherine Simoneau<br />
European Commission<br />
Joint Research Centre<br />
Inst. Health and Consumer Protection<br />
ITALY
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